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1、化 工 设 备 机 械 基 础,机电工程学院 机械设计教研室魏鹤琳 电话：64436737,W,绪 论,本课程的地位任务和作用 本课程的内容(48学时) 第一篇 工程力学基础 （第一章第六章） 第二篇 化工设备设计基础 （第七章第十二章） 第三篇 机械传动 （第十三章第十八章） 目的要求,工程力学,理论力学,材料力学,化工设备设计基础,机械传动,基础课,专业基础课,专业课,本 课 程 地 位 任 务 和 作 用,化工设备机械基础是近机类各专业学生必修的一门重要的基础技术课程。其主要任务是通过本课程的学习使学生获得工艺人员应具有最必要的机械基础知识和对化工设备和简单的机械传动装置进行设计、选用、
2、检验和维护的初步能力。 本课程为后继的专业课，特别是为毕业设计进行设备设计，提高设计图纸的图面质量打下基础。 学习这门课程能扩大学生的知识面，使得既懂化工工艺和材料，又懂点机械，这有利于提高学生的工程素质和技能，有利于增强学生未来参加工作的适应能力，亦有利于他们未来择业谋职的竞争力。,课 程 目 标,1、在授课的全过程中要注意培养学生的工程观点和分析问题、解决问题的能力通过本课程的课程设计要提高学生综合解决工程问题的能力以及读图和绘图能力，要使学生树立正确的设计思想，掌握正确的设计方法和步骤，具有运用标准、规范和查阅有关设计手册的能力。 2、在讲授本课程的理论基础部分时，通过对一些假设，解决问
3、题的思路以及科学抽象化方法运用的分析，培养学生进行科学抽象，抓主要矛盾，简化处理工程问题的能力以及逻辑思维的能力。,工 程 力 学 基 础 概 述,构件：组成机器的零部件，分杆件、回转壳体、平板 对构件的力学要求：强度、刚度、稳定性 本篇内容： 静力学研究力的外效应即外力分析及平衡条件（第一章） 材料力学研究力的内效应中的强度、刚度和稳定性问题（第二章第六章）,工程中多为梁、杆结构,材料力学以“梁、杆”为主要研究对象,理 论 力 学,物体在外力作用下的运动规律，并建立运动与受力之间的定量关系。,第一篇 工程力学基础,第一章 物体的受力分析和静力平衡方程 第二章 拉伸压缩与剪切 第三章 扭转 第
4、四章 弯曲 第五章 应力状态分析 强度理论 组合变形 第六章 疲劳,静力学,材料力学,静 力 学 研 究 方 向,材料力学研究方向基本变形,轴向拉伸和压缩,剪切,材料力学研究方向基本变形,扭转,弯曲,材料力学研究方向组合变形,扭转和弯曲,轴向拉伸和弯曲,第一章 物体的受力分析和静力平衡方程,第一节 静力学基本概念 第二节 约束和约束反力 第三节 分离体和受力图 第四节 力的投影 合力投影定理 第五节 力矩 力偶 第六节 力的平移 第七节 平面力系的简化 合力矩定理 第八节 平面力系的平衡方程 第九节 空间力系,本 章 解 题 思 路,平衡状态 受力分析 平衡条件 确定未知力的大小方向,本章重点
5、知识（一）受力分析,静力学公理 二力平衡原理二力构件 加减平衡力系原理力的可传性 力的平行四边形法则三力平衡汇交原理 作用力与反作用力 约束的类型及约束反力的规律 柔索约束 理想光滑面约束 圆柱铰链约束 固定端约束 力矩 力偶 定理 合力投影定理 力线平移定理 合力矩定理,本章重点知识（二）平衡条件,平面汇交力系 平面力偶系 平面平行力系 平面一般力系,第一节 静力学基本概念(重点为静力学公理),力的概念及作用形式 刚体的概念 平衡的概念 作用和反作用原理,力的表示法,力是一矢量，用数学上的矢量记号来表示，如图。,F,力的单位, 在国际单位制中，力的单位是牛顿 (N) 1N= 1公斤米/秒2
6、（kg m/s2 )。,11 静力学的基本概念,力的作用形式,集中力,分布力,均布力,力 系作用于同一物体或物体系上的一群力。,等效力系对物体的作用效果相同的两个力系。,平衡力系能使物体维持平衡的力系。,合 力在特殊情况下，能和一个力系等效 的一个力。,11 静力学公理,二 力 平 衡 原 理,二力平衡原理:若刚体只受两个力的作用而处于平衡状态,这两个力一定大小相等,方向相反,并作用在同一直线上(等值反向共线),二 力 平 衡 原 理 应 用-二力构件只受两个力而平衡,力的方位必沿两个作用点的连线,二 力 平 衡 原 理 应 用-二力构件只受两个力而平衡,力的方位必沿两个作用点的连线,加 减
7、平 衡 力 系 原 理,加减平衡力系原理 在刚体上加上或减去一个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。 力的可传性原理 作用在刚体上的力可以沿其作用线移至刚体内任一点而不改变该力对刚体的作用效果。,力 的 可 传 性 原 理-只对刚体成立,思 考 题-判断下列图中是否符合力的可传性,力 的 平 行 四 边 形 法 则,力 的 平 行 四 边 形 法 则:作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个合力.合力的作用点在该点,大小和方向是以这两个力为边所作的平行四边形的对角线来表示 R=F1+F2,推论 (三力汇交定理) 当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两力的作用线相交于某点，则第三力的作用线必定
8、也通过这个点。,F1,F3,R1,F2,=,证明：,A3,11 静力学公理,作 用 和 反 作 用 定 律,设有两个相互作用的物体A和B，物体A对物体B有一作用力时，物体B对物体A必有一反作用力，作用力和反作用力必定同时出现，且大小相等，方向相反，作用于同一条直线上。但不是作用于同一物体.,静 力 学 公 理 小 结,二力平衡原理-二力构件 加减平衡力系原理-力的可传性 力的平行四边形法则-三力平衡汇交原理 作用力与反作用力,12 约束和约束反力,1、自由体：,2、非自由体：,3、约束：,4、约束反力：,5、主动力：,可以任意运动（获得任意位移）的物体。,不可能产生某方向的位移的物体。,约束对
9、被约束体的反作用力。,由周围物体所构成的、限制非自由体 位移的条件。,约束力以外的力。, 基本概念：,第二节 约束和约束反力(重点为约束反力方向的规律),柔索约束 理想光滑面约束 圆柱铰链约束 连接铰链 固定铰支座 可动铰支座 固定端约束,1、柔绳、链条、胶带构成的约束：,常见的几种类型的约束,12 约束和约束反力,12 约束和约束反力,常见的几种类型的约束,柔 索 约 束约束反力沿中心线背离物体,2、理想光滑接触面约束,12 约束和约束反力,常见的几种类型的约束,理想光滑面约束约束反力沿公法线指向物体,理想光滑面约束约束反力沿公法线指向物体,光滑接触面约束实例,12 约束和约束反力,常见的几
10、种类型的约束,理想光滑面约束约束反力沿公法线指向物体,3、光滑圆柱铰链约束,N,12 约束和约束反力,常见的几种类型的约束,圆柱铰链约束连接绞链约束反力为正交分力X,Y,Ny,Nx,(1) 固定铰链支座：,N,12 约束和约束反力,常见的几种类型的约束,圆柱铰链约束固定铰支座约束反力为正交分力X,Y,(2) 活动铰链支座：,N,N,常见的几种类型的约束,12 约束和约束反力,圆柱铰链约束可动铰支座约束反力为正交分力Y,光滑圆柱铰链约束实例,常见的几种类型的约束,12 约束和约束反力,常见的几种类型的约束,12 约束和约束反力,4、插入端约束：,固 定 端 约 束约束反力为正交分力X,Y,力偶矩
11、M0,约束类型及约束反力的规律小结,柔索约束约束反力为沿其中心线而背离物体的拉力 理想光滑面约束通过接触点并沿其公法线指向物体 圆柱铰链约束 连接绞链正交分力X,Y 固定铰支座正交分力X,Y 可动铰支座正交分力Y 固定端约束正交分力X,Y,力偶矩M0,第三节 分离体和受力图(将所研究的物体从周围物体的约束中分离出来,画出作用在它上面的主动力和约束反力),画图时注意应用二力构件和三力平衡汇交原理,分 离 体 和 受 力 图 (将所研究的物体从周围物体的约束中分离出来, 画出作用在它上面的主动力和约束反力),解：,(1) 物体B 受两个力作用：,(2) 球A 受三个力作用：,(3) 作用于滑轮C
12、的力：,13 受力分析和受力图,例题1-1 在图示的平面系统中，匀质球A重为P，借本身重量和摩擦不计的理想滑轮C 和柔绳维持在仰角是 的光滑斜面上，绳的一端挂着重为Q 的物体B。试分析物体B、球A 和滑轮C 的受力情况，并分别画出平衡时各物体的受力图。,解：,1、杆BC 所受的力：,2、杆AB 所受的力：,表示法一：,表示法二：,例题1-2 等腰三角形构架ABC 的顶点A、B、C 都用铰链连接，底边AC 固定，而AB 边的中点D 作用有平行于固定边AC 的力F，如图113(a)所示。不计各杆自重，试画出AB 和BC 的受力图。,13 受力分析和受力图,分 离 体 和 受 力 图 小 结,确定研究对象,解除约束,取分离体 先画出作用在分离体上的主动力,再根据约束的类型画出约束反力 注意应用二力构件和三力汇交平衡原理 利用相邻物体间作用力和反作用力之间的关系,当其中一个确定(或假定),另一个随之而定,分 离 体 和 受 力 图 (将所研究的物体从周围物体的约束中分离出来,画出作用在它上面的主动力和约束反力),判 断 并 改 错,
